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\geometry{margin=2.5cm}
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\title{\textbf{Analisi termica} \\ \large Scatola su linea di forno}
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\author{}
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\date{}
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\author{Davide Grilli}
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\date{Aprile 2026}
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\begin{document}
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@@ -191,4 +191,57 @@ $\tau$ & Costante di tempo & $17.12\,\mathrm{s}$ \\
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\caption{2° tratto $[117.5\,\mathrm{s}\text{--fine}]$: dati raw (blu) e curva di fit (rosso tratteggiato).}
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\end{figure}
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\clearpage
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% ─────────────────────────────────────────────
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\subsection{Raffreddamento doppio esponenziale}
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\subsubsection*{Motivazione}
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Osservando i fit singoli sovrapposti ai dati raw, si nota che nessuno dei due esponenziali riesce a descrivere l'intera curva: il fit del 1° tratto ($\tau_1 \approx 13\,\mathrm{s}$) decade troppo rapidamente nella fase finale, mentre il fit del 2° tratto ($\tau_2 \approx 17\,\mathrm{s}$) non coglie la dinamica iniziale più ripida. Questo suggerisce la presenza di due contributi termici sovrapposti con costanti di tempo diverse.
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\begin{figure}[h!]
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\centering
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\includegraphics[width=\textwidth]{plot_confronto_fit.png}
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\caption{Confronto tra il fit del 1° tratto (rosso) e del 2° tratto (verde) sovrapposti ai dati raw: nessuno dei due descrive correttamente l'intera curva.}
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\end{figure}
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Il raffreddamento viene quindi modellato come \textbf{combinazione lineare di due esponenziali}: il primo termine cattura una componente rapida (raffreddamento superficiale immediato), il secondo una componente lenta (dissipazione termica del nucleo della scatola):
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\begin{equation}
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T(t) = T_{\infty} + A_1 \cdot e^{-\frac{t - t_1}{\tau_1}} + A_2 \cdot e^{-\frac{t - t_2}{\tau_2}}
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\end{equation}
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con $T_{\infty} = 22.99\,°C$, $t_1 = 115.0\,\mathrm{s}$ e $t_2 = 117.5\,\mathrm{s}$ fissi. La zona $[115.9,\ 117.2\,\mathrm{s}]$ è esclusa con pesi nulli ($\sigma = 10^{10}$).
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\subsubsection*{Parametri stimati}
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\begin{table}[h!]
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\centering
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\caption{Parametri stimati — doppio esponenziale}
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\begin{tabular}{lll}
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\toprule
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Parametro & Descrizione & Valore \\
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\midrule
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$A_1$ & Ampiezza componente rapida & $20.73 \pm 0.93\,°C$ \\
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$\tau_1$ & Costante di tempo rapida & $1.80 \pm 0.17\,\mathrm{s}$ \\
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$A_2$ & Ampiezza componente lenta & $152.44 \pm 0.65\,°C$ \\
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$\tau_2$ & Costante di tempo lenta & $17.60 \pm 0.13\,\mathrm{s}$ \\
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\bottomrule
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\end{tabular}
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\end{table}
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\textbf{Curva stimata:}
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\begin{equation}
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T(t) = 22.99 + 20.73 \cdot e^{-\frac{t - 115.0}{1.80}} + 152.44 \cdot e^{-\frac{t - 117.5}{17.60}} \quad [°C]
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\end{equation}
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\textbf{Bontà del fit:} $R^2 = 0.9991$ (punti con peso pieno). Rispetto al singolo esponenziale ($R^2 = 0.9938$), il doppio esponenziale migliora significativamente il fit catturando la dinamica iniziale rapida ($\tau_1 \approx 1.8\,\mathrm{s}$).
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\begin{figure}[h!]
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\centering
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\includegraphics[width=\textwidth]{fit_doppio_esponenziale.png}
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\caption{Fit doppio esponenziale: dati raw (blu), componente rapida (rosso punteggiato), componente lenta (verde punteggiato), somma totale (viola tratteggiato), zona esclusa (arancione).}
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\end{figure}
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\end{document}
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